公路混凝土结构耐久性的路径

混凝土结构耐久性是混凝土使用中表现出来的一种特性，研究发现，混凝土结构经过长时间使用后会出现结构耐久性降低的现象，从而影响其整体结构的稳定性，产生很高的维修养护费用。因此，研究如何提升公路混凝土结构耐久性，从而降低养护费用、延长公路混凝土工程的寿命是当前亟待解决的问题，也是我国工程业可持续发展的主要问题。

1公路混凝土结构的主要病害

1.1钢筋锈蚀病害

钢筋结构对混凝土起到骨架支撑的作用，有效地承载了混凝土结构的拉力，但是混凝土结构中经常出现钢筋结构的腐蚀，造成钢筋锈蚀的原因主要有：①钢筋两端的点位存在差别，从而造成了钢筋的电化学反应，出现锈蚀的现象；②钢筋保护膜破损，钢筋的保护膜是一层致密的钝化膜，保护钢筋的内部不出现锈蚀孔洞，但是一些氯离子可以破坏钢筋膜，从而引起钢筋的进一步腐蚀[1]。

1.2冻融破坏

冻融破坏是常见的混凝土病害，也直接影响了混凝土结构的耐久性能。一旦混凝土外界环境的温度偏差较大，尤其是在寒冷的冬季，混凝土结构往往会出现冻融破坏，冻融破坏对混凝土的结构耐久性能影响主要是破坏水泥石结构，混凝土的水泥石结构中含有一定量的水分，这些水分和混凝土结构的水泥石保持平衡，温度的变化会造成水分的冷冻，从而在空隙内部产生较强的静水压力，破坏混凝土的整体结构。

1.3混凝土的化学反应和侵蚀

混凝土结构的主要组成部分是水泥、砂石及其他集料，这些物质发生剧烈的化学反应，从而生成坚硬的混凝土结构，通常而言水泥化合物扮演着粘结剂的作用，把砂石材料粘合在一起。但是在使用过程中，一旦公路路面的抗渗水性能较差，就会造成积水渗入，从而破坏混凝土结构的稳定性，尤其是对水泥化合物产生化学反应和侵蚀，造成其粘结性能的下降，从而影响了混凝土结构的耐久性能。

1.4温缩裂缝的出现

温缩裂缝是混凝土表面温度变化和水分变化引发的，混凝土结构的整体性较强，其内部结构较为封闭，在混凝土施工过程中，如果化学反应产生的蒸汽不能被及时地导出，就会造成混凝土结构出现较大的温度差异，同时混凝土内部出现明显的拉应力，会产生温缩裂缝病害。再者，混凝土结构的表面积较大，如果其表面的水分散发控制不当，就会造成表面和内部之间形成水分梯度，从而在表层产生加强的拉应力约束力，混凝土具有向内部收缩的趋势，在混凝土表面出现裂缝，影响了其整体的结构稳定性[2]。

1.5盐离子的渗透

盐离子的存在对混凝土的结构耐久度造成严重的威胁，通常而言，氯离子在混凝土中的传输需要借助水介质，当混凝土出现裂缝时，渗透水就会进入混凝土的内部，同时也引发了氯离子浓度的差异性，氯离子就会在混凝土内部发生扩散反应，从而造成钢筋锈蚀，水泥的粘结剂作用遭到削弱，甚至会影响混凝土的整体性结构耐久度。

2影响公路混凝土结构耐久性的原因

2.1自然条件的影响

混凝土结构对施工环境的温度、湿度要求较高，过高的施工温度会造成混凝土凝结困难，同时温度较高造成反应热量难以排除，对其内部结构造成影响，而施工现场的施工湿度较高，混凝土内部的水分容易和空气中饱和蒸汽形成平衡，造成水分蒸发困难，而混凝土结构内的水分含量较高，造成了盐离子的扩散，从而影响了耐久性。

2.2混凝土原材料质量问题

部分公路工程混凝土施工中采用的水泥标号不符合设计要求，同时砂石集料的粒径尺寸控制不当。例如水泥标号的偏低，就会造成水泥和砂石之间的化学反应不够充分，生成的混合物强度和硬度较低，内部结构不够致密，从而影响了结构耐久度。砂石粒度均匀不一容易造成混合物集料浇筑过程中出现局部的浇筑孔洞，而且浇筑后的混凝土致密度不够，混凝土内部存在的孔道也直接影响结构强度。

2.3混凝土施工质量问题

混凝土施工流程较为简单，但是施工细节要求较严，混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、后期养护工作都会影响混凝土的施工质量，同时模版施工也是主要的影响因素。例如在混凝土浇筑和振捣施工中，如果对浇筑速度和振捣频率控制不当，就会造成混凝土内部结构中出现孔洞和局部缺陷，同时混凝土表面的均一性较差，造成其结构耐久性能较低。

3提升公路混凝土结构耐久性的路径

3.1控制原材料质量

原材料质量优劣直接关系着混凝土的施工质量，混凝土的原材料包括水泥、砂石、特殊添加材料、引气剂等，尤其是水泥和砂石的质量至关重要。原材料的质量和规格的选择要结合工程要求，保证现场的原材料质量合格，例如选择优质的石灰石骨料，粗细骨料粒径均一，因此施工单位要严格执行原材料质量抽查机制，加强对材料质量的监控。其次要保证原材料的标号、规格和工程设计相一致，其耐久性、强度、流动性等工艺参数选择要以提高结构耐久性能为目的。

3.2添加特殊材料

特殊材料的添加可以极大地提高混凝土结构的耐久性，例如添加粉煤灰和硅灰改善了水泥和砂石的反应环境，生成的混凝土结构的强度更高。同时特殊材料的添加减轻了混合集料的膨胀作用，改善了其抗腐蚀性能，降低了混凝土内部氯离子的扩散，强化了对钢筋结构的保护。添加不同类型材料对氯离子扩散的影响差异性明显，当硅酸盐水泥为100时，添加硅酸盐水泥，氯离子扩散系数为100；添加粉煤灰，氯离子扩散系数为50～70；添加矿渣，氯离子扩散系数为15～20；添加硅灰，氯离子扩散系数为10[3]。

3.3应用引气剂

鉴于混凝土结构出现的冻融病害，要对混凝土添加适量的引气剂，提高其抗冻融性，引气剂的添加会增加混凝土结构中的空气泡，消除冻融过程中出现的内部膨胀力，从而提高其混凝土的结构完整性。添加引气剂有利提高抗渗性，抗除冰盐，加强抗碱—集料反应，但是对抗硫酸盐侵蚀有不利影响，会在一定程度上降低混凝土的强度，因此要结合工程需求来选择引气剂的添加类型和添加量。

3.4控制施工环节

混凝土施工控制对其结构耐久度性能的影响较大，在公路混凝土施工中首先要确定混合物集料的粘性以及坍落度，混凝土最优的坍落度参数应维持在18cm以上。同时为了提高结构耐久性，要提高集料的粘性，保证凝固后的混凝土维持良好的结构强度。混凝土的体积稳定性是检验其耐久度性能的主要参数，水泥的用量和标号直接决定了其体积稳定性，因此在保证经济投入的前提下，要适当提高水泥的使用量和标号，优化水泥混合物的结构粘度，从而提高混凝土结构的强度。再者要改善骨料的级配，优化骨料加工工艺，降低骨料之间的孔隙率，提高水泥和骨料的接触面积，提高混凝土结构的均一性。最后是要保证合理的用水量，不同规格的混凝土需要的水量不同，在实际的施工中要结合混凝土强度要求以及水泥标号合理添加水量，保证混合物搅拌均匀，同时其浇筑后结构强度满足工程需要。

混凝土结构是公路的主要结构形式，混凝土施工是最为常见的施工方式，在建筑工程、道路施工、桥梁工程中发挥着重要作用。混凝土结构的耐久性受多种因素的综合影响，因此应结合工程实际情况，采取有针对性的措施，提高施工质量，同时在使用中要加强管理维护，提高混凝土结构的耐久性，以保障公路的正常运营，促使我国建筑业持续、健康发展。